Ces travaux de thèse portent sur la conception par voie chimio-enzymatique de polymères amphiphiles issus de glycolipides, capables de s’auto-assembler en phase aqueuse et susceptibles de répondre à des applications de vectorisation de principes actifs. Après une étude préalable des paramètres influents lors de la synthèse enzymatique, huit monomères glycolipidiques porteurs de fonctions esters vinyliques,méthacrylate ou [alpha]-méthylstyrène ont été synthétisés à partir de dérivés d’huile de ricin et de glucose. Les monomères porteurs d’une fonction ester vinylique comme groupement polymérisable ont été copolymérisés en présence d’acétate de vinyle mais les copolymères ainsi formés n’ont pas montré de capacité à s’autoassembler. Les monomères fonctionnalisés par un groupement méthacrylate, ont été copolymérisés en présence de méthacrylate de méthyle ; trois gammes de copolymères ont ainsi été synthétisées par polymérisation radicalaire, les deux premières selon un mécanisme non contrôlé en présence d’un agent de transfert thiolé ou pas et la troisième selon la méthodologie RAFT. Dans tous les cas, des nanoparticules bien définies et stables pendant plusieurs mois ont été obtenues par auto-assemblage de ces trois gammes de copolymères en phase aqueuse. Le Rouge de Nil a été piégé au sein de ces nanoparticules puis relargué par ajout de chlorure de sodium, laissant entrevoir des applications de stabilisation et de vectorisation de principes actifs pour ces nouveaux copolymères. / The aim of this thesis was the conception of amphiphilic polymers able to self-assembly in water forpotential drug delivery applications, from glycolipidic monomers synthesized by a chemo-enzymatic pathway.After a preliminary study of the influent parameters on glycolipid synthesis via enzymatic catalysis, eightmonomers bearing either vinyl ester, methacrylate or a-methylstyrene groups have been synthesized fromglucose and castor oil derivatives. The vinyl ester-bearing monomers have been copolymerized with vinylacetate. Unfortunately, the resulting copolymers did not show interesting self-assembly properties in water.Three families of copolymers were synthesized from the methacrylate-bearing monomers and methylmethacrylate, either by free radical polymerization in the presence or not of a transfer agent or by reversibleaddition-fragmentation polymerization (RAFT). Well-defined and stablenanoparticles were obtained from allthose copolymers. Nile Red was successfully trapped into those nanoparticles and released by adding sodiumchloride, allowing perspectives as potential drug delivery applications for those new copolymers.

La prédiction précise du comportement à long et court terme des structures en béton dans le domaine nucléaire est essentielle pour assurer des performances optimales (intégrité, capacité de confinement) pendant leur durée de vie. Dans le cas particulier des structures massives en béton, la chaleur produite au jeune âge par les processus d'hydratation ne peut pas s’évacuer rapidement, si bien que des températures élevées peuvent être atteintes et les gradients de température qui en résultent peuvent conduire à la fissuration, en fonction des conditions aux limites et contraintes internes auxquelles ces structures sont soumises. Les objectifs de cette étude sont (1) d'effectuer des simulations numériques afin de décrire et prédire le comportement thermo-chimio-mécanique au jeune âge d'une structure massive en béton dédiée au stockage de déchets en surface, et (2) de développer et appliquer des outils de changement d'échelle pour estimer rigoureusement, à partir de la composition du matériau, les propriétés physiques du béton nécessaires à une analyse au jeune âge. Une étude chimio-thermique visant à déterminer l'influence de la convection, du rayonnement solaire, du re-rayonnement et de la chaleur d'hydratation sur la réponse thermique de la structure est tout d’abord menée. Des recommandations pratiques concernant les températures de bétonnage sont fournies afin de limiter la température maximale atteinte au sein de la structure. Ensuite, au moyen d'une analyse mécanique, des stratégies de modélisation simplifiées et plus complexes (prenant en compte l’endommagement couplé au fluage) sont mises en œuvre pour évaluer des scénarios intégrant différentes conditions aux limites issues de l'analyse chimio-thermique précédente. Dans un second temps, une étude prenant en compte le caractère multi-échelle du béton est réalisée. Un modèle simplifié de cinétique d'hydratation du ciment est proposé. Les évolutions des fractions volumiques des différentes phases au niveau de la pâte de ciment peuvent être alors estimées. Par la suite des outils d’homogénéisation analytiques et numériques développés dans un cadre vieillissant sont présentés et appliqués pour estimer les propriétés mécaniques et thermiques des matériaux cimentaires. Les données d’entrée utilisées dans l'analyse structurelle sont finalement comparées avec les estimations obtenues dans l'analyse multiéchelle. Pour conclure, la stratégie proposée dans cette thèse vise à prédire le comportement des structures massives en béton à partir de la composition du béton au moyen d'une approche séquentielle: le comportement du béton est estimé via les outils de changement d’échelle, fournissant ainsi les données d'entrée pour l'analyse phénoménologique à l’échelle de la structure. / The accurate prediction of the long and short-term behaviour of concrete structures in the nuclear domain is essential to ensure optimal performances (integrity, containment roperties) during their service life. In the particular case of massive concrete structures, at early age the heat produced by hydration reactions cannot be evacuated fast enough so that high temperatures may be reached and the resulting gradients of temperature might lead to cracking according to the external and internal restraints to which the structures are subjected. The goals of this study are (1) to perform numerical simulations in order to describe and predict the thermo-chemo-mechanical behaviour at early-age of a massive concrete structure devoted to nuclear waste disposal on surface, and (2) to develop and apply upscaling tools to estimate rigorously the key properties of concrete needed in an early-age analysis from the composition of the material. Firstly, a chemo-thermal analysis aims at determining the influence of convection, solar radiation, reradiation and hydration heat on the thermal response of the structure. Practical recommendations regarding concreting temperatures are provided in order to limit the maximum temperature reached within the structure. Then, by means of a mechanical analysis, simplified and more complex (i.e. accounting for coupled creep and damage) modelling strategies are used to assess scenarios involving different boundary conditions defined from the previous chemo-thermal analysis. Secondly, a study accounting for the multiscale character of concrete is performed. A simplified model of cement hydration kinetics is proposed. The evolution of the different phases at the cement paste level can be estimated. Then, analytical and numerical tools to upscale the ageing properties are presented and applied to estimate the mechanical and thermal properties of cementbased materials. Finally, the input data used in the structural analysis are compared with the estimations obtained in the multiscale analysis. To conclude, the entire strategy proposed in this thesis aims at predicting the behaviour of massive concrete structures from the composition of the concrete by means of a sequenced approach: concrete behaviour is estimated using the upscaling tools, providing then the input data to the phenomenological analysis at the structure level.

L’immunothérapie en agissant au niveau de la tumeur primitive et en empêchant le développement des métastases constitue une des stratégies du traitement des patients atteints de cancer. Afin d’améliorer l’efficacité de celle-ci, il est nécessaire de comprendre comment est induit la mort des cellules tumorales. Dans le laboratoire, il a été observé la guérison de rats BDIX porteurs de tumeurs PROb par un triacyl lipide A. Il a été montré que cet effet impliquait le système immunitaire en mettant en jeu des interactions avec les TLR présents sur de nombreuses cellules tumorales et de l’immunité innée comme les neutrophiles.Dans ce travail, nous avons étudié l’implication éventuelle des neutrophiles dans l’activité anti tumorale du triacyl lipide A chez l’homme.Dans une étude de phase 1 chez des patients porteurs de tumeurs solides réfractaires, nous avons montré que le triacyl lipide A était bien toléré et qu’il induisait la sécrétion de cytokines impliquées dans la réponse immunitaire et notamment dans le recrutement des neutrophiles. Nous avons ensuite, dans un second temps démontré l’implication éventuelle des neutrophiles dans cette réponse immunitaire en vérifiant leur présence dans des tumeurs coliques humaines et en analysant leur proximité avec les cellules tumorales, ces deux facteurs déterminant leur cytotoxicité vis-à-vis des cellules tumorales. Nous avons ensuite fait une analyse comparative par rapport au tissu sain pour rechercher si ces neutrophiles étaient activés et comparer l’expression de chimio attractants. / Immunotherapy acting at the primary tumor site and preventing the development of metastases is one of the strategies for treatment of patients with cancer. To improve the efficiency of the latter, it is necessary to understand how it induces tumor cell death. In the laboratory, it was observed the cure of PROb tumors in rats BDIX by the triacyl lipid A. It has been shown that this effect involved the immune system involving interactions with TLRs present in many tumor cells and innate immunity cells such as neutrophils.In this work, we investigated the possible involvement of neutrophils in the antitumor activity of triacyl lipid A in humans.In a Phase 1 study in patients with refractory solid tumors, we showed that the triacyl lipid A was well tolerated and induced the secretion of cytokines involved in the immune response, particularly in the recruitment of neutrophils. Then, in a second part, we demonstrated the prospective involvement of neutrophils in the immune response by checking their presence in human colon cancers and analyzing their proximity to tumor cells, these two factors determining their cytotoxicity to cells tumor. Then we made a comparative analysis with healthy tissue to research whether these neutrophils were activated and compare the expression of chemo attractors.

Dans ce travail prospectif, nous proposons une modélisation intégrant un couplage thermo-chimio-mécanique pour les élastomères chargés et dissipatifs. En se basant sur les résultats et les observations de la littérature, nous avons développé un cadre thermodynamique général et proposé trois modèles phénoménologiques de comportement. Nos outils principaux sont la thermodynamique des processus irréversibles, la notion d'états intermédiaires, les matériaux standards généralisés. Une variable interne correspondant au degré de réticulation est introduite. L'évolution de cette variable prend en compte une influence thermique et mécanique à travers la pression hydrostatique. Il s'agit d'une des originalités de cette approche. Ce travail se place dans le cadre général des grandes transformations. Un schéma numérique de résolution monolithique des équations bilan par éléments finis est proposé. Ce schéma tient compte de l'hypothèse de faible compressibilité du matériau par un choix judicieux de relations faibles entre inconnues et par le choix des approximations pour ces dernières. La résolution en temps est traitée par un schéma d'Euler implicite associé à une technique de linéarisation de Newton-Raphson. Un modèle orienté objet du matériau thermo-chimio-mécanique est proposé et implémenté en langage Java dans le code FEMJava. Quelques exemples de simulation illustrent le potentiel de ces modèles en reproduisant de manière qualitative des observations expérimentales. / In this prospective study, we propose a new thermo-chemo-mechanical coupled model for dissipative filled rubber. This work is based on experimental observations and results from the literature. In this context, we have developed three phenomenological constitutive laws within a generic thermodynamical framework. The models enters the category of the thermodynamics of irreversible processes. Intermediate states are taken into account in the model which is build within the generalized standard materials framework. The degree of cure is introduced as an internal variable. The evolution of this variable takes into account the thermal influence and the mechanical influence via the hydrostatic pressure. This is one of the features making this model original. A finite strains approach is considered. A finite element model is applied to the global problem. A monolithic solution scheme is built based on an implicit Euler scheme associated to a of Newton-Raphson linearization technique. This scheme takes into account the weak compressibility of the material condition through, first, a judicious choice of weak relations between unknowns, and second, an adequate choice of approximations for the unknowns of problem to enforce the stability of the numerical scheme. An object-oriented model for the constitutive equations of the thermo-chemo-mechanical model is proposed and is implemented in Java into the FEMJava code. Some simulations illustrate the high potential of these models in qualitatively reproducing these experimental observations.

Dans ce travail de thèse nous nous sommes intéressés aux phénomènes de transport au sein du réseau lacuno-canaliculaire (RLC) et de l'ostéon dans le tissu osseux cortical. Pour étudier la mécanotransduction ostéocytaire amenant au remodelage osseux, nous avons développé un modèle à trois échelles où sont pris en : l'électrcompte ostatique (modélisée par l'équation de Poisson Boltzmann), l'écoulement du fluide (représenté textit{via} une équation de Stokes modifiée et la conservation de la masse fluide) et le transport ionique (régi par l'équation de Nernst-Planck). L'étude de la distribution du potentiel électrique, a mis en exergue l'importance des double-couches électriques au voisinage des parois chargées des pores. Ces double-couches électriques, ainsi que la composition chimique du fluide donnent lieu à des phénomènes d'osmose et d'électroosmose intervenant dans l'écoulement du fluide interstitiel, et influençant la diffusion efficace des ions dans les pores. L'étude a démarré à l'échelle du pore canaliculaire pour être propagée à l'échelle du canalicule puis de l'ostéon, en utilisant une procédure d'homogénéisation périodique asymptotique. Une étude paramétrique nous a permis de cibler les paramètres agissant sur les phénomènes de transport et pouvant faire réagir les ostéocytes. Il est ressorti de cette étude que les effets électro-chimiques jouent rôle important. Nous avons donc choisi de nous focaliser sur la chimie et plus particulièrement sur les effets des flux ioniques physiologiques sur les ostéocytes dans le RLC. Des expériences, mises en place pour étayer ces aspects ont souligné l'importance des échanges chimiques entre les cellules et le fluide qui les entoure. Finalement, nous avons montré que les phénomènes de transports ayant lieu dans le RLC et dans l'ostéon interagissent les uns les autres, parachevant ainsi la description à trois échelles du tissu cortical / Transport phenomena appearing within the cortical bone lacuno-canalicular network (LCN) and the osteon were the objective of this study. We developped a three-scale model to investigate the osteocyte mechanotranduction which is at the origin of the bone remodeling process. This model took into account three physical phenomena : the electrostatics (through the Poisson-Boltzman equation), the interstitial fluid flow (modeled by a modified Stokes equation) and the ionic transport (governed by a Nernst-Planck equation). Analysis of the electrical potential distribution highlighted the importance of the electrical double layers close to the pore charged surface. These electrical double layers, as well as the interstitial fluid chemical composition, induce osmotic and electroosmotic fluid flows and affect the ionic effective diffusion within the pores. Using a periodic asymptotic homogeneisation procedure, the model at the canalicular pore scale was upscaled at the canalicular scale and then at the osteonal scale. A parametric study pointed out the relevant parameters acting on the transport phenomena and possibly affecting osteocyte mecanosensitivity. Our results emphasized the importance of the electro-chemical effects. We thus focused on the chemistry and more especially on the effects of the physiological ionic fluxes on the osteocyte. In vitro experiments and numrical simulations were performed to elucidate these questions. Our results underlined the importance of the chemical exchanges between the osteocyte and the surrounding fluid. Finally, we showed that fluid flow and chemical transport occuring within the LCN and the osteon interact with each other, thus achieving a three-scale description of the transport phenomena in the osteon

La vie repose sur des conversions d’énergie libre assurées par des machines moléculaires. Parmi elles, la myosine couple l’hydrolyse de l’ATP à la production de force sur l’actine par basculement d’un « bras de levier ». Compléter le cycle requiert une étape de régénération, ou recovery stroke, où le moteur retourne dans sa configuration armée et hydrolyse l’ATP. Comprendre ce couplage chimio-mécanique est critique pour révéler les principes de fonctionnement des moteurs moléculaires. Cette thèse aborde la question via des simulations moléculaires. Partant d’une nouvelle structure cristallographique de la myosine VI, nous proposons un mécanisme original pour le recovery stroke dans lequel la remise en place du bras de levier est déclenchée par les fluctuations thermiques et précède la fermeture du site actif, au contraire des modèles précédemment acceptés. / Life relies on free energy conversions performed by molecular machines. Among them, myosin couples the hydrolysis of ATP to force production on actin through a swing of a « lever-arm ». Completing the cycle requires a regeneration step, the recovery stroke, in which the motor returns to its armed configuration and hydrolyzes ATP. Understanding this chemo-mechanical coupling is critical to unravel the functioning principles of molecular motors. In this thesis, we tackle the problem using molecular simulations. Capitalizing on a new crystal structure of myosin VI, we propose an original mechanism for the recovery stroke in which the re-priming of the lever arm is driven by thermal fluctuations and precedes the closure of the active site, unlike previously accepted models.

Les crevettes Alvinocarididae sont emblématiques des sources hydrothermales de la Dorsale Médio-Atlantique, mais les mécanismes qui leur permettent de détecter leur habitat sont énigmatiques. Il est supposé que les signatures chimique et thermique du fluide hydrothermal leur servent de repères pour s’orienter. Les facultés chimio- et thermosensorielles de l’espèce hydrothermale Mirocaris fortunata et de l’espèce côtière Palaemon elegans ont été étudiées avec plusieurs approches. Des traits structuraux du système sensoriel périphérique et central ont été comparés pour inférer sur les facultés olfactives de chaque espèce. L’expression du récepteur ionotropique IR25a dans les organes chimiosensoriels a été mesurée. Une technique d’électroantennographie a été mise au point afin de tester la détection de composés chimiques de fluide hydrothermal par les crevettes. Plusieurs expériences à pression atmosphérique et in situ ont été réalisées afin d’étudier le comportement des espèces hydrothermale et côtière exposées à une odeur de nourriture, du sulfure ou des températures relativement chaudes. L’ensemble des résultats montre que M. fortunata présente un système chimio- et thermosensoriel fonctionnel et apporte des bases substantielles pour approfondir les connaissances sur les adaptations sensorielles en milieu hydrothermal profond. / Alvinocaridid shrimp are an emblematic taxon at hydrothermal vents on the Mid-Atlantic Ridge, but how they locate active vents and detect their habitat is still enigmatic. They might use the chemical and thermal signatures of the hydrothermal fluid as orientation cues. The chemo- and thermosensory abilities of the hydrothermal species Mirocaris fortunata and the coastal species Palaemon elegans were investigated using various approaches. Structural features of the peripheral and central nervous system were used as rough estimates of their olfactory abilities. The co-ionotropic receptor IR25a, involved in chemodetection, was identified and located in the antennal appendages. A new electroantennography method was developed to test the detection of hydrothermal fluid chemicals. Several attraction tests were conducted at atmospheric and in situ pressure to investigate the behavior of the vent and shallow-water species when exposed to a food odor, sulfide and warm temperatures. Altogether, these results provide advances in the knowledge of the chemosensory biology of vent shrimp, and a substantial background for future researches on sensory adaptations to the hydrothermal environment.

Le glioblastome est une tumeur cérébrale maligne particulièrement agressive et le pronostic vital des patients atteints par cette tumeur est très mauvais. La médiane de survie est de l'ordre de 12 mois même lorsqu'une stratégie thérapeutique a pu être mise en place. Un des facteurs qui pourrait expliquer la dificulté à traiter ces tumeurs par voie chirurgicale est l'invasion des cellules tumorales dans le tissu sain environnant. De plus, les mécanismes à l'origine de ce phénomène sont, en partie, méconnus. L'objectif que nous nous étions fixé pour mon travail de thèse était de s'intéresser à ces mécanismes d'invasion en étudiant la migration in vitro de cellules tumorales issues de glioblastomes. Pour cela, nous avons créé un modèle de migration microscopique, basé sur un automate cellulaire, reproduisant la migration de cellules tumorales sur deux substrats différents : substrat de collagène et monocouche d'astrocytes. Les cellules migrent selon des règles prédéfinies et dépendant des interactions (de contact ou à plus longue portée) introduites. La confrontation des simulations avec les expériences a permis de valider le modèle et de mettre en évidence deux phénomènes : une communication par contact entre cellules tumorales et entre cellules tumorales et astrocytes (cette dernière favoriserait l'invasion des cellules tumorales) et la sécrétion à partir de la masse tumorale d'une substance chimio-répulsive favorisant sur la migration des cellules. Afin de décrire l'évolution d'une masse tumorale plus réaliste, nous avons construit et validé un modèle macroscopique (équation de diffusion non linéaire) à partir de l'automate, en tenant compte des interactions entre cellules tumorales.

L'immunothérapie en agissant au niveau de la tumeur primitive et en empêchant le développement des métastases constitue une des stratégies du traitement des patients atteints de cancer. Afin d'améliorer l'efficacité de celle-ci, il est nécessaire de comprendre comment est induit la mort des cellules tumorales. Dans le laboratoire, il a été observé la guérison de rats BDIX porteurs de tumeurs PROb par un triacyl lipide A. Il a été montré que cet effet impliquait le système immunitaire en mettant en jeu des interactions avec les TLR présents sur de nombreuses cellules tumorales et de l'immunité innée comme les neutrophiles.Dans ce travail, nous avons étudié l'implication éventuelle des neutrophiles dans l'activité anti tumorale du triacyl lipide A chez l'homme.Dans une étude de phase 1 chez des patients porteurs de tumeurs solides réfractaires, nous avons montré que le triacyl lipide A était bien toléré et qu'il induisait la sécrétion de cytokines impliquées dans la réponse immunitaire et notamment dans le recrutement des neutrophiles. Nous avons ensuite, dans un second temps démontré l'implication éventuelle des neutrophiles dans cette réponse immunitaire en vérifiant leur présence dans des tumeurs coliques humaines et en analysant leur proximité avec les cellules tumorales, ces deux facteurs déterminant leur cytotoxicité vis-à-vis des cellules tumorales. Nous avons ensuite fait une analyse comparative par rapport au tissu sain pour rechercher si ces neutrophiles étaient activés et comparer l'expression de chimio attractants.

La valorisation de la biomasse saccharidique pour la production de dérivés biosourcés d'intérêt est un enjeu important. La cellulose est le polysaccharide le plus abondant sur Terre et représente une source de matière première considérable. Dans ce travail, de nouveaux procédés de dépolymérisation de la cellulose pour l'obtention contrôlée de cellodextrines sont décrits. Ils proposent une approche alternative plus douce aux procédés de production actuels en privilégiant l'utilisation d'enzymes, et de liquides ioniques comme solvants alternatifs. Ce travail rapporte l'élaboration de deux méthodes d'obtention contrôlée d'oligosaccharides à partir de cellulose et de cellulose acétate par combinaisons successives d'hydrolyses acide et enzymatique. Ces procédés ont permis l'obtention de cellodextrines de tailles ciblées avec de bons rendements, et constituent une voie prometteuse pour la valorisation de la cellulose en dérivés biosourcés. La deuxième partie de ce travail consiste en la modification chimio-enzymatique des oligosaccharides de cellulose produits pour leur valorisation en biomolécules d'intérêt, plus particulièrement dans le domaine de l'agrochimie. Les cellodextrines sont utilisées en tant que base saccharidique pour la synthèse d'analogues de lipo-chitooligosaccharides comme potentiels fertilisants verts. Deux méthodes de préparation ont été élaborées à l'aide des glycoside-hydrolases comme outils de synthèse. Les stratégies développées permettent un accès efficace à la synthèse d'analogues et peuvent être adaptées pour la production d'autres molécules.